长白山林线过渡带树岛土壤微生物群落结构和生态功能

编号 zgly0001732463

文献类型 期刊论文

文献题名 长白山林线过渡带树岛土壤微生物群落结构和生态功能

作者 马锐骜  吴辉  王志瑞  戴冠华  于大炮  姜勇  李慧 

作者单位 中国科学院沈阳应用生态研究所中国科学院森林生态与管理重点实验室  中国科学院大学 

母体文献 生态学报 

年卷期 2021,(24)

页码 11

年份 2021 

分类号 S714.3 

关键词 林线  树岛  宏基因组测序  微生物群落结构组成  功能基因  微生物r-K选择理论 

文摘内容 林线过渡带是指从郁闭森林上限到树种分布上限之间的区域,过渡带内生物多样性丰富,生态系统结构、功能和生态过程在很小的海拔梯度内发生剧烈变化,因此对全球气候变化和人类活动极为敏感。树岛是在林线过渡带内出现的斑块状或条带形不连续分布的树木集群,树岛内生存的树木通常能达到与较低海拔郁闭森林同样的高度和胸径,因此揭示树岛这一特殊生境的生态特征及其形成机制,对于预测未来气候变化下林线动态具有重要意义。之前对于林线过渡带的研究大多关注地上植被群落结构特征,对于生物地化循环过程的重要参与者——土壤微生物群落却知之甚少。本研究以长白山岳桦林线过渡带一大型树岛作为研究对象,测定了土壤理化性质和土壤酶活性,采用宏基因组测序技术分析了微生物群落结构组成和功能基因丰度,通过与同海拔的开阔区生境进行对比,揭示了树岛这一特殊生境的土壤微生物群落结构特征和潜在生态功能,从土壤养分和土壤微生物学角度,阐明树岛形成的可能驱动机制。结果表明,树岛土壤的含水量、总碳、总氮和微生物生物量显著高于同海拔开阔区(P<0.05),与微生物r-策略相关的生理生化和遗传学指标,包括纤维素酶活性、放线菌相对丰度、与转录、防御、控制细胞周期相关的基因丰度、小分子碳降解基因丰度,均高于开阔区(P<0.05)。相反的,与微生物K-策略相关的指标,包括酸杆菌相对丰度、大分子碳降解基因相对丰度低于开阔区。本文首次揭示了树岛土壤微生物学特征,并从土壤微生物组学角度探讨了树岛形成的潜在机制,认为树岛内土壤养分增加并导致微生物群落r-策略倾向,这种变化反过来也可能促进树岛进一步扩大,进而影响林线动态。